Лапидус А.А. Электродвигатели. Синхронные и асинхронные. Конструкция, принцип действия.

• Синхронные и асинхронные двигатели используются в разных отраслях.  

• Синхронные двигатели применяются в газо- и нефтеперекачивающих станциях.  

• Цель видео - понять различия и принципы действия этих двигателей.  

• Трехфазный переменный ток создает вращающееся магнитное поле.  

• Рассматриваются три синусоиды, сдвинутые на 120 градусов.  

• Магнитная индукция формируется в зависимости от токов в фазах.  

• Рассматриваются три последовательных среза по времени.  

• Ток в фазе А положителен, в фазе В - отрицателен.  

• Магнитное поле направлено от нас вверх.  

• Вращающееся магнитное поле увлекает ротор.  

• В синхронном двигателе ротор остается неподвижным.  

• В асинхронном двигателе ротор раскручивается.  

• Рассматривается сила Ампера, действующая на проводники ротора.  

• Сила Ампера перпендикулярна магнитному потоку.  

• При вращении ротора сила Ампера синхронно вращается.  

• Ротор можно запустить с помощью специального устройства или частотного пуска.  

• Частотный пуск позволяет медленно выстраивать векторы магнитного поля.  

• Плавное наращивание частоты позволяет ротору постепенно набирать обороты.  

• Инвертору приходится нарезать синусоиду из постоянного тока, что сложно.  

• Появляются гармоники, что плохо для сети.  

• Асинхронный пуск позволяет временно уподобить синхронный двигатель асинхронному.  

• Асинхронный пуск подходит для небольших приводов без нагрузки.  

• В больших двигателях асинхронный пуск может не сработать.  

• Лавирование между синхронным и асинхронным пуском.  

• Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором позволяет прямой пуск.  

• С точки зрения статора оба двигателя одинаковы, но ротор имеет принципиальные отличия.  

• В роторе возникает ток по закону Фарадея.  

• ЭДС наводится при изменении магнитного потока.  

• Начальная ЭДС велика из-за быстрого изменения магнитного потока.  

• Большие токи приводят к появлению силы Ампера.  

• Фаза между ротором и статором важна для понимания.  

• Ротор пока не тронулся с места, но сила Ампера уже действует.  

• Переменный ток в роторе меняет направление, что создает момент сил.  

• Производная магнитного потока меняет знак при прохождении максимума.  

• В момент максимума магнитного потока ЭДС меняет направление.  

• Это позволяет ротору вращаться без тока возбуждения.  

• Асинхронный двигатель начинает крутиться при включении в сеть.  

• Вопрос о скольжении и его объяснении.  

• Ротор возбуждения не имеет скольжения, но заряжается.  

• При отключении от сети остается остаточный заряд.  

• Закон Фарадея перестает работать, если ротор догоняет поле статора.  

• Исчезновение тока и силы Ампера.  

• Ротор должен двигаться равномерно, но силы трения и сопротивления механизма приостанавливают его.  

• Ротор снова начинает проскальзывать относительно поля статора.  

• Моменты ускоряющий и тормозящий формируют устойчивую точку.  

• Двигатель стремится вернуться в эту точку при отклонении.  

• Превышение критической частоты приводит к опрокидыванию двигателя.  

• В учебниках часто показывают схему замещения с индуктивностью и сопротивлением ротора.  

• Сопротивление ротора зависит от скольжения, что вызывает сомнения.  

• На самом деле меняется индуктивность, а не сопротивление.  

• Индуктивность зависит от частоты и проскальзывания ротора.  

• Чем быстрее крутится ротор, тем меньше индуктивность.  

• Схема замещения должна учитывать переменную индуктивность.  

• Ток зависит от суммы сопротивлений и индуктивности.  

• Дробь числителя и знаменателя зависит от скольжения.  

• Для упрощения расчетов можно разделить числитель и знаменатель на одно и то же число.  

• Электромагнитный момент синхронного двигателя пропорционален напряжению в первой степени.  

• В асинхронном двигателе момент пропорционален квадрату напряжения.  

• Снижение напряжения в асинхронном двигателе приводит к более резкому снижению момента.  

• Снижение напряжения на 30% приводит к уменьшению электромагнитного момента на 51%.  

• Синхронные двигатели ограничены мощностью до 8 мегаватт.  

• Для мощных механизмов, таких как питательные насосы, используются турбоприводы.  

• Пуск синхронных двигателей проще, чем асинхронных.  

• Самозапуск синхронных двигателей возможен, но требует специальных расчетов и мер.  

• В некоторых случаях, например, при быстром АВР, самозапуск может быть успешным.  

• Частота вращения синхронных двигателей не зависит от нагрузки.  

• Асинхронные двигатели дешевле и проще в эксплуатации.  

• Синхронные двигатели подходят для механизмов с постоянными нагрузками.  

• Асинхронные двигатели используются для механизмов с частыми пусками и самозапуском.  

• В некоторых случаях, например, на мельницах, синхронные двигатели могут быть предпочтительнее.  

• Асинхронные двигатели с фазным ротором позволяют регулировать ток и снижать пусковые токи.  

• Обсуждение вопросов студентов о комплексных методах расчета.  

• Примеры использования комплексных чисел и векторов в электроэнергетике.  

• Объяснение индуктивности и её влияния на сопротивление.  

• При включении нагрузки на катушку возникает индуктивность и реактивное сопротивление.  

• Реактивное сопротивление вызывает нагрев, но он незначителен.  

• В законе Джоуля-Ленца учитывается только активное сопротивление, а не реактивное.  

• Ток зависит от индуктивного сопротивления, поэтому не все потери обусловлены активным сопротивлением.  

• Молодые сварщики часто забывают разматывать катушку, что приводит к её перегоранию.  

• Сопротивления измеряются в омах, но они разнородные: активное и индуктивное.  

• Сложение и деление сопротивлений неудобно из-за необходимости использовать корни.  

• Комплексный метод позволяет упростить вычисления.  

• Комплексный метод позволяет рассчитать ток без использования корней.  

• Этот метод дает информацию о величине тока и его активном и реактивном компонентах.  

• Калькулятор комплексных чисел помогает в расчетах.  

• Комплексные числа позволяют умножать и делить на одно и то же число без изменения результата.  

• Для электриков важно знать, что комплексное число йод в квадрате равно минус единице.  

• Комплексные числа помогают определить активную и реактивную составляющие тока.  

• Комплексный метод дает разложение тока на активную и реактивную составляющие.  

• Это позволяет понять смещение синусоиды тока относительно напряжения.  

• Метод комплексных чисел полезен для электриков, но требует понимания математики.